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1、第四章鋼管混凝土拱橋第1節(jié)概述鋼管混凝土工作的基本原理鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成的構(gòu)件。鋼管混凝土的原理可類比于螺旋配筋的鋼筋混凝土柱來比擬：核心混凝土在密集的螺旋筋的作用下處于三向受壓狀態(tài)，因而使得核心混凝土的抗壓強(qiáng)度明顯提高。由于鋼管對混凝土的緊箍力作用，大大提高管內(nèi)混凝土的承載力，反之，混凝土對鋼管的約束作用，提高了鋼管抗失穩(wěn)的能力，二者結(jié)合是完美的。借助內(nèi)填砼增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性；借助鋼管對核心砼的套箍作用提高砼強(qiáng)度鋼管混凝土的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)件承載力大大提高具有良好的塑性和韌性結(jié)構(gòu)自重和造價均有降低施工簡單、縮短工期防腐、防火性能好結(jié)構(gòu)造型美觀特別適合于修建拱橋:拱為壓彎構(gòu)件，鋼管
2、砼以受壓為主；拱橋施工問題。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板鋼管本身就是鋼筋鋼管本身又是勁性承重骨架與鋼結(jié)構(gòu)相比，省鋼材50%，與普通鋼筋砼相比，面積省一半（用鋼量相同時）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了混凝土的抗壓能力及鋼材的抗壓、抗拉能力，主要用于承受軸向壓力的構(gòu)件。早期鋼管混凝土結(jié)構(gòu)多用于橋梁工程的基礎(chǔ)工程之中。隨著對鋼管混凝土構(gòu)件工作性能的深入研究以及計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，從八十年代開始鋼管混凝土開始用于拱橋結(jié)構(gòu)。我們知道拱橋的拱圈是以承受軸向壓力為主的構(gòu)件，這恰好充分利用了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的重量相對較輕，加之拱橋的轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，使得拱橋的跨徑大幅度增加。此外鋼管混
3、凝土柱也大量地用于橋梁下部結(jié)構(gòu)，以使得橋梁結(jié)構(gòu)更加秀麗美觀。鋼管混凝土拱橋（ConcreteFilledSteelTubularArchBridge）簡稱CFST拱橋，其主跨徑一般在40~400m，矢跨比的范圍在1/6~1/3。常用跨徑在80~280m，常用矢跨比為1/5~1/4。我國第一座鋼管混凝土拱橋即四川旺蒼東河大橋始建于1990年10月，其跨度為115m，矢跨比為1/6。二十世紀(jì)建成的鋼管混凝土拱橋中，跨徑最大的是廣西的三岸橋。其跨徑為270m，矢跨比1/5，1999年建成。目前的鋼管混凝土拱橋的最大跨徑已達(dá)400m，是巫峽長江大橋，其矢跨比為1/5?？鐝剑?0~400米失跨比：1/
4、3~1/6拱軸線：懸鏈線或拋物線。第2節(jié)鋼管混凝土拱橋的基本組成、各部構(gòu)造包括：鋼管混凝土拱肋、立柱或吊桿、橫撐、行車道系、下部構(gòu)造1、拱肋構(gòu)造（1）拱肋的截面形式①單肢圓管適用于跨徑小于80m的鋼管混凝土拱橋。②雙肢啞鈴截面常用于80~150m的鋼管混凝土拱橋，其拱圈的出平面剛度較小。③三肢構(gòu)格式適用的跨徑在80~120m，但可以考慮取消橫橋向風(fēng)撐。④四肢格構(gòu)式、四肢梯形單啞鈴形及四肢雙啞鈴形斷面常用于100~500m跨徑的鋼管混凝土拱橋。拱肋構(gòu)造大跨徑拱橋一般選擇格構(gòu)式截面，這樣一來，每一根弦桿基本上都是軸心受壓構(gòu)件，充分利用鋼管混凝土材料。鋼管材料：16Mn鋼、15Mn、或A3鋼；可采
5、用無縫鋼管，也可采用鋼板卷制而成，鋼板厚度不宜小于12mm。混凝土：高標(biāo)號、高性能混凝土：免振自流平，微膨脹、低收縮、高強(qiáng)度，一般選擇C50、C55拱肋施工首先分段加工鋼管現(xiàn)場拼裝鋼管拱灌注管內(nèi)混凝土形成鋼管混凝土拱橋管內(nèi)混凝土的灌注—形成鋼管混凝土拱肋，鋼管主拱吊裝焊接完成后，檢測拱軸線和高程符合設(shè)計要求后即可進(jìn)行管芯砼的澆注。主拱肋內(nèi)砼灌注采用泵送頂升法，自兩端拱腳一次對稱壓注至拱頂。施工流程是：清洗管內(nèi)污物→人工澆搗拱腳封底砼→潤濕內(nèi)壁→安設(shè)壓注口和砼閘閥→壓注砼→從拱頂排氣孔溢出部分砼→從拱頂排氣孔振搗混凝土→關(guān)閉壓注口閘閥穩(wěn)定→拆除閘閥完成壓注。二、拱圈橫向聯(lián)系構(gòu)造（1）在橋面以下
6、，可以采用剛度較大的K式或X式橫撐，以加強(qiáng)拱腳段的橫向剛度，又不致影響美觀。K撐布置形式有兩種，當(dāng)為整體式橋臺（墩），可采用如圖7a式，當(dāng)橋臺（墩）為分離式時，采用圖7b式。在中等跨徑的中承式拱橋中，橋面以下，拱腳附近也可不設(shè)橫撐，一般也能滿足要求，因?yàn)樵诠潭M梁與工作之間的距離一般不大，中間無需再設(shè)計橫撐，穩(wěn)定性也能滿足要求。（2）固定橫梁。固定橫梁既是支撐橋面的橫梁，同時也是拱肋的橫撐。固定橫梁受力復(fù)雜，構(gòu)造設(shè)計也復(fù)雜?？梢宰龀射摻Y(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但必須周密考慮其與拱肋的連接。（3）橋面以上。如圖8。橋面以上的橫撐一般設(shè)成奇數(shù)個，因?yàn)樵诠绊敵龅臋M撐所起的作用較大，然后兩邊對稱布置。橫
7、撐間距一般是吊桿間距的整數(shù)倍，可設(shè)置在吊桿的節(jié)點(diǎn)處。橫撐可以徑向布置（與拱軸線垂直）或豎向布置（與水平面垂直）。橫撐形式可以設(shè)成“一”字橫撐和“K”字橫撐。拱肋在四分點(diǎn)處的相對搓動較大，因此較多的在四分點(diǎn)處設(shè)置強(qiáng)大的“K”撐，能顯著的提高拱肋的穩(wěn)定系數(shù)三、橋面系構(gòu)造橋面系直接承受車輛荷載?？v鋪橋面板式（常用）橋面板的形式四、橫梁橫梁可以采用混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)制作。截面可以采用箱型，也可采用“T”形，“I”型等
